能源危机与环境问题的日益显著,使得清洁高效的新能源的研究与推广更加迫切。近年来,世界范围内的政策支持和技术进步推动了太阳能、生物质能、地热能、风能等可再生能源应用的前进步伐。其中太阳能无穷无尽,且在太阳能利用的过程中不会污染大气环境,是一种清洁能源。在缓解日益严峻的能源危机、解决环境问题上,太阳能具有极大的潜力。首先,本文对高寒地区（青海省）的现有超低能耗居住建筑中的太阳能-空气源热泵耦合系统进行了全方面现场测试,基于仿真模拟平台TRNSYS建立了相应的系统模型,对结果进行了对比分析与讨论,并计算了系统的各项评价指标,为后续提出新型系统提供了参考。其次,提出了一种以光伏/光热（PV/T）子系统和槽式集热器串联作为主热源,电加热作为辅助加热手段的新型建筑供热系统,从系统的太阳能利用和可再生能源利用量、经济性三个方面,将该新型系统与上述案例系统性能进行了比较。通过对比发现,新型系统的单位面积集热量、集热效率与案例系统相比,分别提升31%、30%,而可再生能源利用量下降了44.5%,且两者的经济性差异不明显。最后,以上述研究为基础,对系统形式进行了优化,提出了一种PV/T子系统与由槽式集热器驱动的有机朗肯循环（ORC）相结合的新型太阳能热电耦合系统。初步建立了新型耦合系统的数学模型,讨论了两种集热器（光伏板和槽式集热器）面积比例对系统发电性能的影响,并对耦合系统和两个独立系统（PV/T和太阳能ORC系统）的性能进行了比较和分析。结果显示集热器最佳面积比为8:2,与独立系统相比该耦合系统可靠性更高,太阳能利用效率提升40%,单位面积的可用输出能提升13%,此外系统形式的耦合使光伏板的发电效率提高1.5%～3.5%。论文通过以上三种太阳能利用系统的对比研究,对高寒地区不同可再生能源系统的运行特性进行了探讨,提出了新型太阳能利用系统的设计思路,为相关能源系统的设计与优化提供参考,为改善能源结构,促进可再生能源发展提供了新思路。